【摘要】：水污染給人類帶來的威脅日益嚴峻,其中,廢水中重金屬六價鉻離子排放量大,處理難度高,對人類的危害尤為嚴重。利用活性炭吸附法處理工業(yè)含鉻廢水,具有操作簡單,吸附效率高,投資少,無二次污染等優(yōu)勢�；钚蕴祭w維(ACF)作為新一代活性炭,孔結(jié)構(gòu)以微孔為主,孔徑小且分布窄,對重金屬離子具有很強的物理吸附作用。但是,活性碳纖維表面活性基團較少,對六價鉻離子化學(xué)吸附能力不足,其總吸附容量尚有提升空間。因此,可通過對ACF進行表面修飾改性,引進活性基團,進一步擴充對六價鉻離子的吸附容量。聚乙烯亞胺(PEI)是一種無毒的無定型化合物,富含大量活性氨基,對水中六價鉻離子有非常好的化學(xué)吸附效果�；诖�,本文制備了PEI@ACF和具有光催化活性的TiO_2@PEI@ACF,探究兩種吸附劑對六價鉻離子的去除效果,最終實現(xiàn)高效去除廢水中的六價鉻離子。具體研究結(jié)果如下:1.采用PEI對ACF進行表面化學(xué)修飾,使其表面接枝了氨基,提高其對六價鉻的吸附能力。接枝所用的PEI分子的相對分子質(zhì)量為10000,質(zhì)量分數(shù)為10%時,制備的PEI@ACF對六價鉻的吸附效果最佳。此時,對于吸附初始濃度為100 mg L~(-1)六價鉻溶液,在pH分別為1、2、3、5、7的環(huán)境下吸附能力比未改性ACF在同等條件下分別提高了0.4%、15.9%、18.4%、15.6%和21.8%。PEI@ACF對六價鉻的吸附性能受到溫度和pH的影響較大,升高溫度、降低溶液pH值有利于PEI@ACF對六價鉻離子的吸附。PEI@ACF對六價鉻離子的吸附過程符合Langmuir等溫吸附模型,屬于單層表面吸附,理論最大吸附容量為532.1 mg g~(-1)。PEI@ACF經(jīng)過6次吸附-脫附再生過程,靜態(tài)吸附依然可保有原吸附容量的80%,顯示了PEI@ACF作為吸附材料具有優(yōu)異的循環(huán)利用性,可靠性高。通過建立穿透曲線,表明了PEI@ACF具有較強的連續(xù)吸附能力,當水力停留時間為35 min時,穿透點為1400 mL,吸附終點為2900 mL,對于進水濃度為100 mg L~(-1),pH=2的含鉻廢水,可保證在連續(xù)進水24 h內(nèi)去除率達到99.5%以上,出水符合國家排放標準。2.采用水熱法制備了TiO_2@PEI@ACF,并用于含鉻廢水的處理,通過光催化-吸附作用,進一步提高對水中六價鉻的去除率。TiO_2負載量對光催化去除六價鉻的效果影響很大,研究得出當TiO_2與PEI@ACF的投料質(zhì)量比為1:1時,去除效果最佳。批次實驗發(fā)現(xiàn),光催化去除六價鉻離子的影響因素主要有pH、六價鉻初始濃度、光照時間等。去除率隨pH值的減小,光照時間的延長,六價鉻初始濃度降低而提高。TiO_2@PEI@ACF靜態(tài)光催化-吸附六價鉻比相同條件下PEI@ACF的吸附的去除率有了顯著提高。pH=2時,TiO_2@PEI@ACF光催化-吸附100 mg L~(-1)六價鉻的去除率為99.6%,滿足國家排放標準。對于10 mg L~(-1)六價鉻離子,可實現(xiàn)在相對溫和的pH條件下保持95%以上的去除率,出水滿足國家排放標準,以此可簡化工業(yè)凈水工藝,節(jié)約成本。本文通過接枝PEI于活性碳纖維提高了對水中六價鉻離子的吸附能力。在PEI@ACF表面負載TiO_2,通過光催化-吸附作用進一步提高了對水中六價鉻的去除率。因此,PEI@ACF和TiO_2@PEI@ACF可作為潛在的吸附劑用于實際工業(yè)含鉻廢水的處理。
【圖文】：

圖 1.1 二氧化鈦負載活性炭光催化還原Cr(Ⅵ）示意圖.1 Diagram of Cr (Ⅵ) photocatalytic reduction on TiO2-AC

圖 1.2pH值對負載納米鐵活性炭纖維去除Cr(Ⅵ）的性能的影響he effect of pH value on the performance of Cr(Ⅵ）removal forAC生物/活性炭吸附材料微生物與碳材料結(jié)合是一種新型的改性方式，其本質(zhì)是微生物華力、氫鍵、靜電作用、共價鍵及離子鍵等復(fù)雜的相互作用實炭在復(fù)合吸附材料中扮演微生物固定材料的角色。活性炭因，良好的生物相容性，耐生物腐蝕性及較高的機械強度，是最物的載體材料之一[61]。Quintelas[62-65]首先在粒狀活性炭上固定研究了濃硝酸、雙氧水改性對活性炭掛生物膜效果的影響，，結(jié)性的活性炭對微生物有更好的親和力，在 Cr(Ⅵ）初始濃度為能力達到 8.5 mg g-1。隨后又對比了不同初始濃度（100、50、鏈球菌、大腸桿菌和革蘭氏陽性菌對六價鉻的去除能力，如種微生物在不同的初始濃度下各具優(yōu)勢，提出微生物代謝產(chǎn)
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X703;TQ424

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本文編號：2611804